專利名稱：一種連桿式液壓舵機的制作方法
技術領域：
本發明涉及操舵裝置，具體地說是一種連桿式液壓舵機，可適用于水下機器人以及其他一些需要大扭矩但是空間狹小的海洋運載器。
背景技術：
水下機器人作為一種水下觀測、作業平臺，已經在海洋科學研究、海洋工程、海洋資源勘探、水庫堤壩檢修等眾多水下領域得到廣泛應用。水下機器人具有非常好的靈活性，可以實現水下空間六自由度運動。傳統的水下無人潛航器包括AUV (自主水下機器人)和ROV (遙控水下機器人)兩類。ROV主要依靠多部螺旋槳矢量布置來實現水下空間六自由度運動，而AUV主要依靠操舵來實現水下空間六自由度運動。傳統的水下機器人體積比較小，航行速度比較慢，空間機動性不強，因此其實現空間六自由度運動所需要的操縱力矩較小，所以傳統的AUV可以主要依靠小型電動舵機這種扭矩較小的舵機產生扭矩來實現操舵。隨著水下機器人技術的發展，各種大型、中型水下機器人的研制相繼提上議事議程。這種大中型水下機器人相比傳統的AUV需要更大的操縱力矩，此時繼續使用傳統的小型電動舵機已經無法滿足大中型水下機器人的需要。傳統的小型電動舵機應用到大中型水下機器人中的弊端主要是兩個方面第一、扭矩比較小，無法滿足大中型水下機器人對操舵扭矩的需求。第二、繼續使用純電動方式則能源消耗高，蓄電池攜帶能源無法滿足頻繁的大扭矩操舵需求。
發明內容
為了解決水下機器人傳統的電動舵機扭矩小、能源消耗高等弊端，本發明的目的在于提供一種連桿式液壓舵機。該舵機采用液壓驅動，液壓源可由內燃機驅動液壓站提供，擺脫了傳統的水下機器人依靠蓄電池驅動電動舵機的能源消耗緊張現狀，同時由于是液壓驅動因此可以達到大扭矩輸出。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的本發明包括伺服油缸、耳環、舵柄、舵桿、銅套及舵葉，其中伺服油缸位于水下機器人載體內部，伺服油缸內可伸縮的活塞桿的輸出端設有耳環；所述銅套安裝在水下機器人載體上，舵桿由銅套穿過，舵桿的一端位于水下機器人載體內、與舵柄的一端相連，舵柄的另一端與所述耳環鉸接，舵桿的另一端位于水下機器人載體外部、安裝有舵葉，所述舵桿通過活塞桿的伸縮相對銅套旋轉，舵葉與舵桿連動。其中所述銅套上螺紋連接有對其軸向限位的防松螺母；所述防松螺母與耳環之間設有套在舵桿上的擋圈；所述銅套內部開有供舵桿穿過的階梯孔，銅套的一端為與水下機器人載體固接的法蘭，另一端設有螺紋，銅套上的法蘭處設有保證水密的O形密封圈；所述舵桿的一端為方形柱、與舵柄固接，另一端開有凹槽，所述舵葉夾持在該凹槽內，通過螺栓固接；所述舵桿位于銅套內的部分沿周向開有密封槽，在密封槽內容置有實現舵機與外界水環境水密的O形密封圈；所述舵柄的一端開有與舵桿固接的方形孔，另一端通過圓柱銷與耳環鉸接，所述耳環為“U”形；在水下機器人載體內部設有安裝底座，該安裝底座上安裝有支撐耳環，所述伺服油缸固定在支撐耳環上；所述支撐耳環為“凸”形，凸出的部分設有通孔，所述伺服油缸上設有固定銷，該固定銷置于通孔內實現伺服油缸的固定；所述安裝底座上固接有兩個相對布置的支撐耳環，每個支撐耳環上均設有通孔，所述伺服油缸位于兩個支撐耳環之間，通過固定銷通孔內實現鉸接限位。本發明的優點與積極效果為I.本發明采用液壓伺服油缸作為舵機的動力來源，可以提供大中型水下機器人操舵需要的大扭矩輸出。2.本發明在銅套上螺紋連接了防松螺母，并配以擋圈，對舵桿軸向限位，還防止了銅套滑出水下機器人載體。3.本發明體積小，適宜水下機器人這種對設備體積要求嚴格的裝備使用。4.本發明的舵桿末端采用凹槽的夾緊舵葉的形式，供連接舵葉，做到了既不影響結構強度又不影響流線形外形。5.本發明安裝底座的高度可以根據需要進行調整，使舵機具有了更廣泛的適用性。
圖I為本發明立體結構示意圖；圖2為本發明的結構主視圖；圖3為本發明的俯視裝配圖；圖4為圖I中舵桿的結構示意圖；圖5為圖4中的A-A剖視圖；圖6為圖4的左視圖；圖7為圖I中安裝底座的結構示意圖；圖8為圖7的俯視圖；圖9為圖7的左視圖；圖10為圖I中銅套的結構示意圖；圖11為圖10的俯視圖；其中1為防松螺母，2為舵柄，3為伺服油缸，4為螺栓，5為墊片，6為支撐耳環，7為安裝底座，8為舵葉，9為舵桿，10為銅套，11為耳環，12為圓柱銷，13為O形密封圈，14為擋圈，15為水下機器人載體，16為通孔，17為活塞桿，18為密封槽。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳述。如圖I 3所示，本發明包括防松螺母I、舵柄2、伺服油缸3、支撐耳環6、安裝底座
7、舵葉8、舵桿9、銅套10及耳環11，其中安裝底座7包括一個底板及兩個相互平行的豎板，如圖7 9所示，底板上開有四個螺紋孔，用四組螺栓4以及墊片5將安裝底座7固定在需要安裝舵機的平臺上；本發明的安裝底座7的高度可以根據實際需要進行靈活調整。在安裝底座7的兩個豎板上各設有一個支撐耳環6，每個支撐耳環6通過兩組螺栓4以及墊片5固定在安裝底座7上，兩個支撐耳環6相對布置，相互平行。支撐耳環6為“凸”形，凸出的部分設有通孔16，所述伺服油缸3位于兩個支撐耳環6之間，伺服油缸3上設有固定銷，該固定銷置于通孔16內實現伺服油缸3的鉸接限位。伺服油缸3內設可伸縮的活塞桿17，活塞桿17的輸出端接耳環11，該耳環11為“U”形。銅套10安裝在水下機器人載體15上，如圖10、圖11所示，銅套10內部開有供舵桿9穿過的階梯孔，銅套10的一端為與水下機器人載體15固接的法蘭，另一端設有螺紋；為防止漏水，銅套10的法蘭處設有O形密封圈13、保證水密。舵桿9由銅套10穿過，舵桿9置于銅套10中保護水下機器人載體15免受磨損以及保護舵桿9減少磨損并兼具支撐作用，銅套10屬于易磨損件，可定期更換；舵桿9的一端位于水下機器人載體15內、與舵柄2的一端固接，舵柄2的另一端與耳環11通過圓柱銷12鉸接，舵桿9的另一端位于水下機器人載體15外部、安裝有舵葉8，所述舵桿9通過活塞桿17的伸縮相對銅套10旋轉，舵葉8與舵桿9連動。所述銅套10的另一端螺紋連接有對其軸向限位的防松螺母1，以防止銅套10滑出水下機器人載體15，并在防松螺母I與耳環11之間設有套在舵桿11上的擋圈14，對舵桿9軸向限位。如圖4 6所示，舵桿9的一端為方形柱，另一端為中間開有凹槽的放大夾持端，并在凹槽的兩側夾持葉上各設有四個螺紋孔，所述舵葉8局部凹陷夾持在該凹槽內，通過四個螺栓與舵桿9連接固定。在舵桿9位于銅套10內的部分沿周向開有密封槽18，該密封槽18內容置有實現舵機與外界水環境水密的O形密封圈13。舵柄2的一端開有與舵桿9固接的方形孔，另一端通過圓柱銷12與耳環11鉸接。本發明的工作原理為首先，伺服油缸3自身設有固定銷，將伺服油缸的一對固定銷置于一對設置在左右兩側的支撐耳環6中，可以將伺服油缸3鉸接限位在安裝底座7上，實現了將伺服油缸3缸體限位的目的；伺服油缸3內設置可由液壓油控制伸縮的活塞桿17，活塞桿17的輸出端安裝U形的耳環11，隨著活塞桿17的往復運動，帶動U形的耳環11往復運動；耳環11通過圓柱銷12與舵柄2連接，舵柄2的一端(上端)與舵桿9連接固定，由此，當伺服油缸3的活塞桿17往復運動的時候，可以帶動舵柄2擺動；舵桿9的一端與舵柄2連接固定，而舵桿9置于銅套10中被限位只能旋轉，因此隨著舵柄2的擺動，舵桿9實現了轉動，舵桿9置于銅套10中的另一個目的是為了增大水下機器人載體15與舵桿9接觸處的強度并減少摩擦損耗，保護水下機器人載體15免受磨損以及保護舵桿9減少磨損并兼具支撐作用，銅套10屬于易磨損件，可定期更換；舵桿9上開密封槽18并設置O形密封圈13，實現了舵機與外界水環境的水密；舵桿9的另一端加工成夾式末端，通過四個螺栓與舵葉8實現夾持、緊定的可靠連接固定，這樣隨著舵桿9的轉動，最終帶動了舵葉8的轉動，達到了操舵的目的；銅套10固定在水下機器人載體15上，為防止漏水，銅套10的法蘭處設置O形密封圈13、保證水密；為防止銅套10滑出水下機器人載體15，銅套10上螺紋連接防松螺母1，與水下機器人載體15牢固固定，并在舵桿9上設置擋圈14用于軸向限位舵桿9 ;安裝底座7設置在底部，并可根據實際布置的需要自由修改安裝底座7的高度。
本發明適用于大中型水下機器人操縱系統作為操舵裝置使用，對飛機、船舶等需要舵機的場合同樣適用。
權利要求
1.一種連桿式液壓舵機，其特征在于包括伺服油缸⑶、耳環(11)、舵柄(2)、舵桿(9)、銅套(10)及舵葉(8)，其中伺服油缸(3)位于水下機器人載體內部，伺服油缸(3)內可伸縮的活塞桿(17)的輸出端設有耳環(11);所述銅套(10)安裝在水下機器人載體(15)上，舵桿(9)由銅套(10)穿過，舵桿(9)的一端位于水下機器人載體(15)內、與舵柄(2)的一端相連，舵柄(2)的另一端與所述耳環(11)鉸接，舵桿(9)的另一端位于水下機器人載體(15)外部、安裝有舵葉(8)，所述舵桿(9)通過活塞桿(17)的伸縮相對銅套(10)旋轉，舵葉⑶與舵桿(9)連動。
2.按權利要求I所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述銅套(10)上螺紋連接有對其軸向限位的防松螺母(I)。
3.按權利要求2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述防松螺母(I)與耳環(11)之間設有套在舵桿(11)上的擋圈(14)。
4.按權利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述銅套(10)內部開有供舵桿(9)穿過的階梯孔，銅套(10)的一端為與水下機器人載體(15)固接的法蘭，另一端設有螺紋，銅套(10)上的法蘭處設有保證水密的O形密封圈(13)。
5.按權利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述舵桿(9)的一端為方形柱、與舵柄(2)固接，另一端開有凹槽，所述舵葉(8)夾持在該凹槽內，通過螺栓固接。
6.按權利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述舵桿(9)位于銅套(10)內的部分沿周向開有密封槽(18)，在密封槽(18)內容置有實現舵機與外界水環境水密的O形密封圈(13) ο
7.按權利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述舵柄(2)的一端開有與舵桿(9)固接的方形孔，另一端通過圓柱銷(12)與耳環(11)鉸接，所述耳環(11)為“U”形。
8.按權利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于在水下機器人載體內部設有安裝底座(7)，該安裝底座(7)上安裝有支撐耳環(6)，所述伺服油缸(3)固定在支撐耳環⑶上。
9.按權利要求8所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述支撐耳環(6)為“凸”形，凸出的部分設有通孔(16)，所述伺服油缸(3)上設有固定銷，該固定銷置于通孔(16)內實現伺服油缸(3)的固定。
10.按權利要求9所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述安裝底座(7)上固接有兩個相對布置的支撐耳環￠)，每個支撐耳環(6)上均設有通孔(16)，所述伺服油缸(3)位于兩個支撐耳環(6)之間，通過固定銷通孔(16)內實現鉸接限位。
全文摘要
本發明涉及操舵裝置，具體地說是一種連桿式液壓舵機，可適用于水下機器人以及其他一些需要大扭矩但是空間狹小的海洋運載器，包括伺服油缸、耳環、舵柄、舵桿、銅套及舵葉，伺服油缸位于水下機器人載體內部，伺服油缸內可伸縮的活塞桿的輸出端設有耳環；銅套安裝在水下機器人載體上，舵桿由銅套穿過，舵桿的一端位于水下機器人載體內、與舵柄的一端相連，舵柄的另一端與所述耳環鉸接，舵桿的另一端位于水下機器人載體外部、安裝有舵葉，所述舵桿通過活塞桿的伸縮相對銅套旋轉，舵葉與舵桿連動。本發明采用液壓伺服油缸作為舵機的動力來源，可以提供大中型水下機器人操舵需要的大扭矩輸出。
文檔編號B63H25/30GK102951283SQ20111025127
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者尹遠, 胡志強, 衣瑞文, 鄭榮 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所